[發明專利]一種基于磁諧振效應的拉索狀態監測方法及裝置

在審

• 申請號: 202110461659.7
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113155343A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張洪;廖棱;張森華;張向和;周建庭;劉惠玲;楊宏;夏潤川
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學;重慶市市政設施管理局
• 主分類號: G01L5/10
• 分類號: G01L5/10;G01N27/82
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明涉及橋梁檢測技術領域，具體涉及一種基于磁諧振效應的拉索狀態監測方法及裝置。所述方法包括：在待測拉索上激發激勵磁場，并基于磁諧振效應產生對應的諧振感應電壓；根據同一位置的諧振感應電壓變化情況判斷待測拉索的拉索拉力是否發生變化；沿待測拉索軸線方向獲取多個位置的諧振感應電壓，并根據各個位置的諧振感應電壓變化情況判斷待測拉索上是否存在損傷。本發明還提供了一種相應的拉索狀態監測裝置。本發明中的拉索狀態監測方法及裝置能夠在降低激勵源需求的同時，減小傳感器尺寸，顯著提高監測靈敏度，從而能夠提升拉索狀態的監測效果。

技術領域

本發明涉及橋梁監測技術領域，具體涉及一種基于磁諧振效應的拉索狀態監測方法及裝置。

背景技術

拉索是斜拉橋結構體系中的重要組成部分，是斜拉橋中關鍵、重要的受力構件，起著牽一發而動全身的重要作用，也是斜拉橋結構體系中最為敏感、最容易發生損傷或者破壞的構件。拉索的損傷或者破壞會對斜拉橋結構產生重大影響甚至引發嚴重災難性后果，是延長斜拉橋結構使用壽命的瓶頸所在，斜拉索的性能嚴重影響斜拉橋結構的使用壽命。因此，為保障斜拉橋的結構安全及預防運營事故的發生，有必要對斜拉橋拉索的拉索狀態進行監測，從而保障斜拉橋的全壽命安全。

監測拉索狀態包括監測拉索拉力是否產生變化，以及監測拉索是否存在損傷。現有的拉索狀態監測方法包括直接法和間接法。直接法包括油壓表讀數法、壓力傳感器法等；間接法包括磁彈效應法、頻率測定法、聲彈效應法和渦流法等。最常用的監測方法是磁彈效應法和頻率測定法。例如，公開號為CN112198172A的中國專利就公開了《一種橋梁拉索鋼絲損傷檢測方法及檢測裝置》，其檢測方法包括：對激勵線圈施加脈沖超高頻交變電流，激勵拉索的鋼絲內的自由電子形成電磁波導波；檢測所述電磁波導波首次穿過檢測線圈的激勵脈沖信號以及反射后穿過所述檢測線圈的反射脈沖信號；獲取激勵脈沖信號和反射脈沖信號穿過所述檢測線圈的時間，以確定拉索的損傷位置。

上述現有方案中的拉索鋼絲損傷檢測方法也是一種拉索狀態監測方法，其通過電磁傳感器測定由于拉索拉力變化而引起的拉索磁導率的變化情況，進而判斷拉索拉力是否變化并確定拉索的損傷位置。申請人發現，現有拉索狀態監測方法采用的是磁彈效應法，其具有過載保護能力強、受振動影響小、受拉索PE護套影響小等優點，能夠有效的保證拉索狀態監測的效果。然而，現有拉索狀態監測方法采用的電磁傳感器具有較大的勵磁結構，其對激勵電流的要求很高需要較強的激勵磁場，并且需要將待測拉索磁化至飽和狀態，使得在實際應用場景下激勵源很難到達監測需求，導致拉索狀態的監測效果難以得到保證。因此，如何設計一種能夠降低激勵源需求的拉索狀態監測方法是急需解決的技術問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種能夠降低激勵源需求的拉索狀態監測方法，從而能夠提升拉索狀態的監測效果。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種基于磁諧振效應的拉索狀態監測方法，包括以下步驟：

S01：在待測拉索上激發激勵磁場，并基于磁諧振效應產生對應的諧振感應電壓；

S02：根據同一位置的諧振感應電壓變化情況判斷待測拉索的拉索拉力是否發生變化；

S03：沿待測拉索軸線方向獲取多個位置的諧振感應電壓，并根據各個位置的諧振感應電壓變化情況判斷待測拉索上是否存在損傷。

優選的，步驟S01中，在待測拉索上設置能夠產生互感的初級線圈和次級線圈；然后以次級線圈初始諧振頻率激勵初級線圈激發出激勵磁場，使得初級線圈與次級線圈產生磁諧振，并使得次級線圈中產生的諧振感應電壓得到增強。

優選的，步驟S02中，將初級線圈和次級線圈布置于待測拉索上的固定位置，并多次獲取該固定位置的諧振感應電壓；然后判斷待測拉索的拉索拉力是否發生變化：若該固定位置的諧振感應電壓未發生變化，則拉索拉力未發生變化；否則，拉索拉力發生變化。